ZZ ISME Physik
Vorkurs PH: Physik (Sommer 2017) 1.1: Ausbreitung, Strahlenmodell und Schatten 1.2: Was passiert wenn Licht auf einen Körper trifft? 1.3: Abbildungseigenschaften von Sammellinsen 2.1: Worum geht es bei der Energie? 2.9 Was sind die wichtigen Grössen der Wärmelehre? 2.10: Welches Modell eignet sich zur Beschreibung der Materie? 2.11: Was bedeutet die Brown’sche Bewegung? 2.12: Wie lassen sich Gase beschreiben? 2.13 Wie reagiert Materie auf Wärme? Extra: Wichtige Formeln
Vorkurs PH: Physik (Sommer 2017) 1.1: Ausbreitung, Strahlenmodell und Schatten 1.2: Was passiert wenn Licht auf einen Körper trifft? 1.3: Abbildungseigenschaften von Sammellinsen 2.1: Worum geht es bei der Energie? 2.9 Was sind die wichtigen Grössen der Wärmelehre? 2.10: Welches Modell eignet sich zur Beschreibung der Materie? 2.11: Was bedeutet die Brown’sche Bewegung? 2.12: Wie lassen sich Gase beschreiben? 2.13 Wie reagiert Materie auf Wärme? Extra: Wichtige Formeln
Wie müssen Gegenstands- und Brennweite bei einer Lupe sein, damit das Licht nach der Lupe paralleles Licht ist?
Gegenstandsweite g muss gleich gross sein wie die Brennweite fLupe.
Wenn abends eine Lampe im Zimmer brennt, so sieht man in der Fensterscheibe oft zwei Spiegelbilder der Lampe. Wieso kommt es zu zwei Spiegelbildern der Lampe?
Da die meisten Scheiben doppelt verglast sind. Dabei machen beide Scheiben je ein Spiegelbild der Lampe.
Licht kann als Informationsträger durch lange Glasfasern geschickt werden.
Was muss für die Richtung der Lichtstrahlen in einem langen zylinderförmigen Glasstab gelten, damit sich das Licht nur innerhalb des Glasstabs ausbreitet?
Der Einfallswinkel muss bei jedem Auftreffen auf die Oberfläche grösser als der kritische Winkel sein, damit alles Licht total reflektiert wird und es zu keinen Lichtverlusten an die Umgebung kommt.
Wie funktioniert eine Lupe?
Die Lupe wird so gehalten, dass der Gegenstand in der Brennebene der Lupenlinse liegt. Das nach der Lupe parallele Licht wird durch das entspannte Auge auf die Netzhaut abgebildet.
Was ist die Spezialität eines Mikroskops?
Es kann mit zwei Sammellinsen ein wesentlich stärker vergrössertes Bild auf der Netzhaut erzeugen.
Wie nennt man die erste und wie die zweite Linse beim Mikroskop?
Erste Linse: Objektiv
Zweite Linse: Okular
Wie funktioniert ein Mikroskop?
Das Objektiv macht vom Objekt ein reelles, vergrössertes Zwischenbild. Das Okular wird dann als Lupe verwendet um das Zwischenbild nochmals zu vergrössern.
Das Bild, das eine dünne Sammellinse von einem Gegenstand erzeugt, kann mithilfe von speziellen Lichtstrahlen konstruiert werden. Wie verlaufen Lichtstrahlen, die durch die Mitte der Linse gehen?
Solche Lichtstrahlen gehen ungebrochen durch eine dünne Sammellinse.
Das Bild, das eine dünne Sammellinse von einem Gegenstand erzeugt, kann mithilfe von speziellen Lichtstrahlen konstruiert werden. Wie verlaufen Lichtstrahlen, die durch den gegenstandsseitigen Brennpunkt der Linse gehen?
Solche Lichtstrahlen werden von einer dünnen Linse so gebrochen, dass sie nach der Linse parallel zur optischen Achse sind.
Das Bild, das eine dünne Sammellinse von einem Gegenstand erzeugt, kann mithilfe von speziellen Lichtstrahlen konstruiert werden. Wie verlaufen Lichtstrahlen, die parallel zur optischen Achse der Linse einfallen?
Solche Lichtstrahlen werden von einer dünnen Linse so gebrochen, dass sie nach der Linse durch den Brennpunkt gehen.
Mithilfe einer Sammellinse kann ein scharfes Bild erzeugt werden. Wo muss ein Gegenstand platziert werden, damit ein vergrössertes reelles Bild entsteht?
Zwischen einfacher und doppelter Brennweite der Sammellinse.
Mithilfe einer Sammellinse kann ein scharfes Bild erzeugt werden. Wo muss ein Gegenstand platziert werden, damit ein virtuelles Bild entsteht?
Innerhalb der Brennweite der Sammellinse.
Mithilfe einer Sammellinse kann ein scharfes Bild erzeugt werden. Wo muss ein Gegenstand platziert werden, damit ein reelles Bild entsteht, das gleich gross wie der Gegenstand ist?
Bei der doppelten Brennweite der Sammellinse.
Mithilfe einer Sammellinse kann ein scharfes Bild erzeugt werden. Wo muss ein Gegenstand platziert werden, damit ein verkleinertes Bild entsteht?
Ausserhalb der doppelten Brennweite.
Mithilfe einer Sammellinse kann ein scharfes Bild erzeugt werden. Wo muss ein Gegenstand platziert werden, damit ein auf dem Kopf stehendes Bild entsteht?
Ausserhalb der Brennweite der Sammellinse.
Mithilfe einer Sammellinse kann ein scharfes Bild erzeugt werden. Wo muss ein Gegenstand platziert werden, damit ein aufrechtes Bild entsteht?
Innerhalb der Brennweite der Sammellinse.
Ein Gegenstand bewegt sich auf eine Linse zu. Er ist anfänglich weit von der Linse entfernt und nähert sich, bis sein Abstand von der Linse gleich deren Brennweite ist. Wie bewegt sich dabei das Bild des Gegenstands?
Für die Brennweite gilt 1/b = 1/f - 1/g
Wenn die Gengenstandsweite kleiner wird, so wird 1/g grösser. Damit wird 1/b kleiner, also b grösser. Das Bild wandert von der Linse weg und wird grösser.
Wieso braucht ein weitsichtiger Mensch zum Lesen eine Brille?
Bei Weitsichtigkeit liegt das Bild von nahen Gegenständen hinter der Netzhaut. Nahe Gegenstände werden also nicht scharf auf der Netzhaut abgebildet.
Durch eine Sammellinse (Brille) werden deren Lichtstrahlen zur optischen Achse hingeschoben, sodass sie sich trotzdem auf der Netzhaut kreuzen und ein scharfes Bild entsteht. Dies entspricht einer Verringerung der Brennweite des Auges.
Ein weitsichtiger Mensch will in einer Figur ganz kleine Details erkenn und benutzt dazu eine Lupe.
Welche der folgenden Antworten trifft zu?
Vergleiche die Distanzeinstellung beim menschlichen Auge mit derjenigen vom Fotoapparat:
Um auf eine beliebige Distanz zu fokussieren, wird beim menschlichen Auge die Brennweite der Linse verändert. Die Bildweite ist durch den Abstand zwischen Linse und Netzhaut fix vorgegeben.
Beim Fotoapparat hingegen ist die Brennweite der Linse unveränderlich. Damit Gegenstände mit beliebiger Gegenstandsweite scharf abgebildet werden können, wird die Bildweite (Abstand zwischen Linse und Film) variiert.
Nennen Sie die vier Eigenschaften des idealen Gases:
- Gasteilchen sehr klein
- Zusammenstösse zweier Gasteilchen oder Gasteilchen und Behälterwand sind elastisch
- Auf die Gasteilchen wirken keine Kräfte
- Bewegung der Gasteilchen ist völlig ungeordnet.
Was bedeutet Reflexion in Bezug auf Licht?
Licht kann vom Hindernis zurückgeworfen werden.
Wie entsteht ein Bild auf dem „Bildschirm“ der Lochkamera?
Vom Gegenstandspunkt P aus gehen Lichtstrahlen in alle Richtungen. Jeder Lichtstrahl der durch das Loch auf den Bildschirm gelangt, macht einen Bildfleck (ein unscharfes Bild eines Punktes). Deshalb ist das Bild der Lochkamera unscharf.
Was gibt R/NA?
k = Boltzmann-konstante = 1.38 *10-23
Beschreiben Sie den Zusammenhang zwischen Wärme Q und der bewirkten Temperaturänderung ∆T anhand einer linearen Gleichung:
Q = c *m * ∆T
Was beschreibt die Temperatur?
Wie warm ein Körper ist.
Wie breitet sich Licht aus?
Entlang einer geraden Linie, bis es auf ein Hindernis trifft.
Wie lassen sich Festkörper in Form und Volumen verändern?
Form: durch genügend grosse Kräfte.
Volumen: Kaum veränderbar, ausser es bestehen grosse Hohlräume im Festkörper (z.B. Brot).
Aus was besteht Materie?
Aus Atomen (Molekülen)
Anhand welches Werkzeuges kann man beispielsweise erkennen, dass fliessendes Wasser Energie hat?
Anhand eines Wasserrades welches durch das Fliessen des Wassers rotiert.
Wie gross ist die Lichtgeschwindigkeit in einem Vakuum?
CVakuum= 3.0 *108 m/s oder 300‘000 km/s
Was bedeutet Absorption in Bezug auf Licht?
Licht kann von einem Körper verschluckt werden.
[V]=
m3
Wie lautet die Gleichung zum Gesetz des idealen Gases?
p *V = n *R *T
=> Druck *Volumen = Stoffmenge *universelle Gaskonstante *Temperatur
Nennen Sie drei Abbildungseigenschaften der Lochkamera:
- Das Bild ist um 180° gedreht.
- Je weiter der Bildschirm vom Loch entfernt ist, umso grösser ist das Bild.
- Je weiter der Gegenstand vom Loch entfernt ist, umso kleiner ist das Bild.
Was ist die Brown’sche Bewegung?
Die ständige Bewegung von in Flüssigkeit schwebenden Teilchen.
Worin unterscheiden sich Festkörper, Flüssigkeiten und Gase?
In ihrer Verformbarkeit und Komprimierbarkeit.
Was beschreibt die innere Energie?
Die Energie, die in einem Körper (infolge seiner Temperatur) drin steckt.
Wozu brauchen Menschen Energie?
Um Arbeit verrichten zu können.
Wofür steht Q?
Wärme
-
- 1 / 360
-
Lernkarten
Beschreiben Sie die wichtige Folge der anormalen Expansion von Wasser:
Wasser mit 4°C hat eine grössere Dichte als solches mit 0°C. Deshalb sinkt das 4°C warme Wasser unter das 0°C warme Wasser ab. Trotz Eis an der Oberfläche bleibt im Winter eine 4°C warme Wasserschicht am Boden des Sees. So können z.B. Fische im Winter überleben.
Was ist Etotal eines Systems?
Die Summe aller Energien, die ein System enthält.
Wie berechnet man die Stoffmenge n?
Teilchenanzahl N/ Avogadro-Konstante NA
= N/NA
= N/(6.02 *1023)
Was passiert, wenn rotes, oranges, gelbes, grünes, blaues und violettes Licht im richtigen Verhältnis auf die Netzhaut unserer Augen trifft?
Wir sehen weisses Licht, da dieses eine Mischung aus den oben genannten Farben ist.
Wie sieht man der Linsengleich an, dass ein virtuelles Bild entsteht?
Wenn die mit der Linsengleichung berechnete Bildweite b negativ wird, macht die Linse ein virtuelles Bild des Gegenstands.
Wie rechnet man Kelvin nach Grad Celsius und umgekehrt um?
Plus 273.15 K bzw. minus 273.15 °C rechnen.
Was passiert, wenn die Gesamtenergie Etotal eines Systems a) abnimmt bzw. b) zunimmt?
So nimmt a) die Energie der Umgebung zu bzw. b) ab.
[h]=
m
Was macht ein Prisma mit dem weissen Sonnenlicht?
Es fächert die Farben durch die Brechung auf da die Brechindexe der Farben unterschiedlich sind.
Was ist der Abbildungsmassstab v?
Der Massstab der Vergrösserung bzw. Verkleinerung.
Das Verhältnis aus Bild- und Gegenstandsgrösse: v= b/g = B/G
Wie lautet der 1. Hauptsatz der Wärmelehre bzw. der Energieerhaltungssatz für offene Systeme?
∆U= W +Q
Wie bezeichnet man Körper, deren Temperatur höher ist als die der Umgebung?
Wärmequellen
[p]=
N/m2
Wie entsteht ein Hauptregenbogen?
Durch einfache Reflexion an der Rückseite des Tropfens.
Wie rechnet man den Abbildungsmassstab v aus?
v = B/G = b/g
Wie ist das Vorzeichen der inneren Energie wenn Arbeit oder Wärme die Energie des Körpers vergrössert?
positiv
Was ist die innere Energie?
Die Wärme die in einem warmen Körper drin steckt.
[Q]=
J (Joule)
Wie entsteht der Nebenregenbogen?
Durch zweifache Reflexion an der Rückseite des Tropfens.
Wie lässt sich die Brennweite der gesunden Augenlinse verändern?
Mit dem Ziliarmuskel. Man nennt den Vorgang Akkommodation.
Wie ist das Vorzeichen der inneren Energie wenn Arbeit oder Wärme die Energie des Körpers verkleinert?
negativ
Wofür steht U?
U= innere Energie
m=
Masse
Wieso ist der Hauptregenbogen viel intensiver als der Nebenregenbogen?
Weil bei jeder Reflexion an der Tropfenrückseite auch ein Teil des Lichts den Regentropfen verlässt.
In welchem Zustand des Ziliarmuskels ist die Brennweite maximal?
Wenn der Ziliarmuskel vollständig entspannt ist, da dabei die elastische Linse dünn wird.
Wie lautet der 1. Hauptsatz der Wärmelehre wenn der Energieaustausch nur über Wärme stattfindet?
∆U= Q
Um die Volumenzunahme des Quecksilbers berechnen zu können, muss man den ___ von Quecksilber kennen.
Volumenausdehnungskoeffizient.
Avogadro-Konstante NA=
6.02 *1023 /mol
Welche Lichtstrahlen führen zum Regenbogen?
Nur jene Lichtstrahlen, bei denen der Winkel zwischen Sonne, Regentropfen und Beobachter etwa 41° (blau) und 42° (rot) beträgt.
In welchem Zustand des Ziliarmuskels ist die Brennweite minimal?
Wenn der Ziliarmuskel vollständig angespannt ist. Dabei wird die elastische Linse dick.
Wie nennt man die Arbeit, die ein Gas beim Expandieren an der Umgebung verrichtet?
Expansionsarbeit
Die Temperaturausdehnung führt zu Problemen bei Bauwerken, es kommt zu Spannungen und Deformationen im Material. Wie wird dieses Problem bei Brücken gelöst?
Damit sich die Brücke an heissen Tagen nicht verbiegt oder an kalten Tagen aus der Verankerung herausreisst, gibt es am Brückenende eine Dehnungsfuge.
Epot=
Lageenergie
Welche Wirkung hat Dispersion auf weisses Licht?
Es wird dadurch in die verschiedenen Farbanteile aufgefächert und es entsteht ein regenbogenfarbiger Lichtfächer.
Wie gross muss die Bildweite durch Anpassung der Brennweite der Augenlinse bei gesunden Augen immer sein?
bAuge = 23 mm
Welchen Zusammenhang haben Expansionsarbeit und innere Energie eines Systems?
Expansionsarbeit verkleinert die innere Energie eines Systems.
[n]=
mol
Wie ist die Reihenfolge der Farben beim Hauptregenbogen?
Von innen nach aussen: Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Violett
Was sind fmin und fmax beim durchschnittlichen gesunden Erwachsenen?
fmin = 19 mm
fmax = 23 mm
Was ist Kompressionsarbeit?
Die Arbeit, die die Umgebung beim Zusammendrücken am Gas verrichtet.
